[发明专利]一种高速列车通过长大隧道时隧道出口微压波的预测方法

权利要求书

1.一种高速列车通过长大隧道时隧道出口微压波的预测方法，所述预测方法的步骤包括分区、网格生成、网格计算和预测结果输出；所述分区是依据微压波的形成原理，将计算区域划分成区域1到区域n共n个区域，所述各区域的划分方法：

（1）所述区域1的设置：长度为隧道入口前的200-350米，加上隧道入口后的150-300米；隧道入口前的宽度为80-120米，高度50-60米；隧道入口后的隧道外形和真实隧道外形相同；区域1在隧道轴向中心线垂直面上的截面呈阶梯矩形；区域1内采用Delaunay三角化方法生成非结构网格；该区域主要用于计算压缩波的形成；

（2）所述区域n的设置：长度为隧道出口前的200-300米，加上隧道出口后的150-300米；隧道出口前的隧道外形和真实隧道外形相同；隧道出口后的宽度为80-120米，高度为50-60米；区域n在隧道轴向中心线垂直面上的截面呈阶梯矩形；区域n采用求解椭圆形方程的方法生成结构网格；该区域主要用于计算微压波的形成和传播；

（3）所述区域2到区域n-1 的设置：长度按照1-2公里的公倍数平分；截面几何外形和真实隧道横截面尺寸相同；区域2到区域n-1在隧道轴向中心线垂直面上的截面呈矩形；区域2到区域n-1采用求解椭圆形方程的方法生成结构网格；这些区域主要用于计算压缩波的传播；

在区域2至区域n-1的每个区域的指定位置，设置一个确定的压力值，这个确定的压力值为判断压缩波是否全部传入该区域的阈值；

在区域n的指定位置，设置一个确定的压力值，这个确定的压力值为判断微压波是否全部传入隧道出口区域n微压波记录位置的阈值；

其特征在于：所述网格计算的边界设置和计算方法，根据网格所处位置采用不同的方式：

（1）第1步骤的网格计算的具体做法是：调取区域1和区域2的网格，初始化参数为：静压为0，速度为0；边界条件：给定地面、隧道整个壁面为无滑移壁面条件，列车为移动壁面条件，速度为列车通过该隧道的行驶速度，区域1和区域2连接的公共面设置为内部边界条件；采用非定常雷诺平均N-S方程和k-                                               湍流模型方程数值求解进行网格计算；计算中以时间为步长，在非结构网格的区域1的网格内始终包含了运动的列车，每完成一个步长的计算，列车在区域1内前进一个时间步长乘以速度的距离，列车在区域1中相对于隧道的位置发生变化，因此，区域1的网格需要每时间步重新生成一次；在结构网格的区域2内始终不包括列车，网格始终保持不变；当计算中获得区域2指定位置的压力大于阈值时，第1步骤的网络计算结束；

（2）其他步骤的网格计算的具体做法是：在区域2到区域n的网格中，始终不包含列车，它们的网格在计算中始终不变，均一致采用非定常雷诺平均N-S方程和k-湍流模型方程进行数值求解；在第2步骤的网格计算中，取区域2和区域3网格，区域2的出口和区域3的入口设置为内部边界条件，区域2的入口设置压力入口条件，区域3的出口设置压力出口条件，以第1步骤计算获得的区域2的数据为本步骤的区域2的初始条件被代入，区域3的初始条件为0；给定地面、隧道整个壁面为无滑移壁面条件，计算中以时间为步长，当计算中获得区域3指定位置的压力大于阈值时，第2步骤的网络计算结束；如此类推，直到第n-1步骤的计算完成。

2.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于：所述预测结果输出为隧道出口10米、20米和50米等监控点的微压波的预测数据。